近10個月來，四川威遠(yuǎn)縣新場鎮(zhèn)老場村2800多米深的地下，縱橫交錯的管道和機器不斷收集著一種被稱為頁巖氣的新型天然氣。這個垂直挖了2823米又水平挖了1079米的頁巖氣井，被命名為威201-H1井，是中國第一口頁巖氣水平井。
距這口頁巖氣井約200余公里的成都市新都區(qū)，正在為蓬勃興起的頁巖氣開發(fā)進行技術(shù)攻關(guān)，并已開建一個至少百億元年產(chǎn)值的裝備研發(fā)制造及服務(wù)基地。因為頁巖氣多蘊藏在地下數(shù)千米的巖層中，是名副其實的石頭縫中的天然氣，其開發(fā)需要新的技術(shù)和設(shè)備支撐。
“要在幾千米地下把巖石壓裂開，需要打水平井，才能把其中更多的頁巖氣匯集，再開采上來。”西南石油大學(xué)教授張鵬說，水平鉆井和壓裂技術(shù)因此成為開采頁巖氣的兩個關(guān)鍵，目前成都市新都區(qū)和西南石油大學(xué)等有關(guān)方面正在合作，新都頁巖氣能源裝備研發(fā)制造及技術(shù)服務(wù)基地已開建，未來更多的頁巖氣開采設(shè)備有望是“成都造”。
數(shù)千米地下 石頭縫中藏天然氣
頁巖氣與目前廣泛使用的天然氣一樣，主要成分都是甲烷。它們多是數(shù)百萬甚至上億年前，古生物死亡后的有機質(zhì)，經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)過程后形成的。不同的是，常規(guī)的天然氣成規(guī)模地蘊藏在氣田中。而頁巖氣則以吸附或游離狀態(tài)，存在于地下數(shù)千米處的頁巖層中。
頁巖是由粒徑小于0.0039毫米的細(xì)粒碎屑、黏土、有機質(zhì)等組成，具頁狀或薄片狀層理、易碎裂的一類沉積巖。由于頁巖氣的特殊性，中國已將其作為區(qū)別于煤、石油和天然氣的獨立礦種。
早在1821年，美國東部泥盆系頁巖中便鉆成了第1口頁巖氣井。不過，人類對頁巖氣的勘探和開發(fā)，直到1980年代才在美國取得關(guān)鍵技術(shù)的突破，進入21世紀(jì)才開始大規(guī)模開發(fā)。目前，美國和加拿大等國家開采頁巖氣的技術(shù)已較成熟，但中國尚處于起步階段。
據(jù)美國能源署2011年對32個國家的48個盆地首次進行的頁巖氣技術(shù)可采量評估，這些地區(qū)頁巖氣總儲量達187.5萬億立方米。其中，中國頁巖氣技術(shù)可采儲量達36.1萬億立方米，位居世界第一。
多份研究資料稱，四川頁巖氣儲量居全國第一位。有專家預(yù)測，僅四川內(nèi)江威遠(yuǎn)地區(qū)的九老洞頁巖和瀘州地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪頁巖的資源潛力，就有6.8萬億至8.4萬億立方米，相當(dāng)于盆地常規(guī)天然氣資源總量。
鉆石取氣 全球興起頁巖氣革命
由于頁巖氣“躲”在地下數(shù)千米的巖層中，要開采就需要打井到幾千米的地下，把儲存頁巖氣的頁巖層壓裂開，讓儲存其中的頁巖氣匯集，最終收集并輸送到地面。
與常規(guī)氣田中的天然氣不同，頁巖氣在頁巖中并不能遠(yuǎn)距離大規(guī)模的流動，如果只垂直挖一口井到地下，將只有該井附近少量的氣體溢出，開采出來的頁巖氣將非常有限。要大規(guī)模開采，需要打很多井，同時還需要打水平井———垂直打到幾千米后，再向水平方向掘進，保證更多的氣能匯集。
西南石油大學(xué)教授張鵬預(yù)計，開采頁巖氣所需井的密度，大約是常規(guī)天然氣開采井密度的10倍以上，才能滿足正常開發(fā)需求。不僅如此，頁巖氣開采需要將頁巖層壓裂釋放出氣體實現(xiàn)開采，是在石頭縫中鉆井取氣，其鉆井的難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通天然氣井。
“要在幾千米地下壓裂頁巖層，至少需要100多個兆帕的壓力，有時達到兩三百兆帕才能壓裂開。”張鵬介紹說，1兆帕相當(dāng)于9.8個大氣壓，兩百兆帕相當(dāng)于近2000個大氣壓。對巖層的壓裂，是用以泥漿為主的液體即壓裂液注入井下，再采用專業(yè)技術(shù)將巖層壓裂開。
盡管在幾千米地下巖層中開發(fā)頁巖氣的難度和成本，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)天然氣的開采，但在能源緊張的背景和技術(shù)逐漸成熟的推動下，一場被稱為“頁巖氣革命”的開發(fā)活動正在全球興起。
至2009年底，北美已發(fā)現(xiàn)頁巖氣盆地30個，開發(fā)井50000余口。2011年，美國頁巖氣產(chǎn)量達1800億立方米，占美國天然氣總產(chǎn)量的34%，改變了美國天然氣供應(yīng)格局。
成都開建頁巖氣裝備制造基地
“根據(jù)西南石油大學(xué)的研究，四川頁巖氣開發(fā)將帶來巨大商機，上下游產(chǎn)業(yè)在2015年到2020年間，每年將帶來至少萬億元以上的產(chǎn)值。”成都市新都區(qū)投資促進局局長張謹(jǐn)用手比劃著產(chǎn)業(yè)蛋糕之大。
因有能源裝備制造基礎(chǔ)和西南石油大學(xué)的技術(shù)支撐，張謹(jǐn)對新都的頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常樂觀。目前，斯倫貝謝、哈里伯頓、威德福已與新都展開合作，意味著全球油氣開發(fā)領(lǐng)域的四大巨頭已有三個落子新都。新都工業(yè)區(qū)已聚集了20多家石油裝備企業(yè)，該區(qū)也已規(guī)劃2000畝土地作為頁巖氣裝備研發(fā)制造及技術(shù)服務(wù)基地，其中600畝左右的起步區(qū)已開建。這個基地將包括三大板塊，其一為研發(fā)基地，其二為孵化園，其三為裝備制造及技術(shù)服務(wù)。張謹(jǐn)稱，基地預(yù)計五年內(nèi)年產(chǎn)值將達百億元以上。
與此同時，位于新都區(qū)的西南石油大學(xué)正與貝克休斯公司、廣漢宏華公司一起，籌劃在四川共建四川頁巖氣開發(fā)研究院。屆時，四川頁巖氣開發(fā)將獲得強有力的技術(shù)支撐，其相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展也有望進入快車道。
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